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HI_(x)溶液的密度计算模型

工程热物理学报 2024年第10期45卷 2885-2894页

作者：曾景昕李肖飞孙雪杨震段远源宋蔷清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

氢是最佳能源载体之一,硫–碘(S-I)循环作为极具潜力的热化学循环制氢技术而被广泛关注。HI-H_(2)O-I_(2)(HI_(x))溶液是S-I循环核心环节Bunsen反应中的主要流体形态。不同温度组分下HIx溶液的密度数据对Bunsen反应器设计、液相分离过... 详细信息

氢是最佳能源载体之一,硫–碘(S-I)循环作为极具潜力的热化学循环制氢技术而被广泛关注。HI-H_(2)O-I_(2)(HI_(x))溶液是S-I循环核心环节Bunsen反应中的主要流体形态。不同温度组分下HIx溶液的密度数据对Bunsen反应器设计、液相分离过程分析等具有重要意义。本文综合分析了已发表的HIx溶液密度数据,基于比体积与活度系数关系,分别采用ELECNRTL模型和Wilson模型建立了理论密度模型。此外,基于热膨胀率建立了半经验密度模型。结果表明,采用ELECNRTL模型建立的理论密度模型的平均相对偏差(ARD)为6.95%,在模型中未考虑短程作用带来的影响,说明在HI_(x)溶液中短程作用不可忽略;采用Wilson模型建立的理论密度模型的ARD为1.21%,在低HI和低I_(2)浓度条件下具有较高的预测精度;采用基于热膨胀率拟合密度的半经验密度模型具有最高的计算精度,在假设热膨胀率与比体积具有二次关系时,ARD为0.93%。

关键词： Bunsen反应 HI_(x)溶液体系密度模型

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抽气回热式有机朗肯循环热经济性的定量分析

化工学报 2014年第2期65卷 437-444页

作者：刘强申爱景段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室、二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

探讨了抽气回热对13种工质热效率的影响规律。当主气温度低于0.9Tcr时,采用无过热的o2循环,则抽气回热对热效率的提升随主气温度的升高而增加;当主气温度高于0.9Tcr时采用有过热的o3循环,则随着主气温度的上升抽气回热对热效率的提升减... 详细信息

探讨了抽气回热对13种工质热效率的影响规律。当主气温度低于0.9Tcr时,采用无过热的o2循环,则抽气回热对热效率的提升随主气温度的升高而增加;当主气温度高于0.9Tcr时采用有过热的o3循环,则随着主气温度的上升抽气回热对热效率的提升减弱。计算了工质的复杂程度因子σ,复杂程度高的工质采用抽气回热对热效率的提升潜力较小。采用抽气回热后,R236ea、R600a、R600、R245fa和R123的热效率可提高9%以上,而六甲基二硅氧烷(MM)和八甲基三硅氧烷(MDM)则低于5%。o2循环的最佳抽气系数及工质流量随主气温度的升高线性上升,而o3循环的最佳抽气系数基本不变。另外,透平排气温度高的工质,最佳抽气系数高,但是回热效果差。抽气回热使R600a、R600、R245fa和R123质量流量的增加在40%以内,而高温工质MM和MDM则提高了50%以上。

关键词：热力学碳氢化合物优化有机朗肯循环抽气回热热经济性

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超临界压力CO2竖直管内传热恶化抑制实验

清华大学学报（自然科学版） 2018年第12期58卷 1101-1106页

作者：王振川胥蕊娜熊超姜培学清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室

为抑制浮升力导致的超临界压力流体传热恶化,该文采用光管内插螺旋结构,增强管内湍流发展,提高流体管内换热性能。对超临界压力CO2在竖直光管、内插螺旋管内对流换热进行了实验研究,比较了热流密度、进口Re、流动方向等因素对换热的影响... 详细信息

为抑制浮升力导致的超临界压力流体传热恶化,该文采用光管内插螺旋结构,增强管内湍流发展,提高流体管内换热性能。对超临界压力CO2在竖直光管、内插螺旋管内对流换热进行了实验研究,比较了热流密度、进口Re、流动方向等因素对换热的影响,讨论了内插螺旋结构对传热恶化现象的抑制作用。研究结果表明:由于浮升力传热恶化作用,流体在光管内向上流动壁温分布呈非线性变化趋势,壁温峰值区域随热流密度升高逐渐向入口区域移动;光管内插入螺旋结构可以有效抑制由浮升力产生的传热恶化作用,显著提高超临界压力CO2管内对流换热强度,内插螺旋结构管相对于光管可以提高对流换热系数约200%以上;超临界压力CO2在内插螺旋结构管内流动与换热时,在热流密度较高情况下,浮升力依然会对换热起到一定的恶化作用,流体向下流动时沿程对流换热系数略高于向上流动。

关键词：传热恶化抑制超临界压力CO2

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跨接VTSRK方程计算烃类的pVT性质

物理化学学报 2014年第8期30卷 1426-1431页

作者：申爱景段远源杨震清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

烃类pVT性质的精细表征对能源动力、化工等领域应用有重要价值,临界区热力性质描述是难点之一.本文建立了烷烃(C1-C20)的跨接比容平移Soave-Redlich-Kwong(SRK)(跨接VTSRK)状态方程,在SRK状态方程的基础上引入了比容平移和跨接方法,以... 详细信息

烃类pVT性质的精细表征对能源动力、化工等领域应用有重要价值,临界区热力性质描述是难点之一.本文建立了烷烃(C1-C20)的跨接比容平移Soave-Redlich-Kwong(SRK)(跨接VTSRK)状态方程,在SRK状态方程的基础上引入了比容平移和跨接方法,以改善饱和液相密度和近临界区域热力学性质的计算精度,方程参数被表达为物质临界参数和偏心因子的函数.比较结果表明,跨接方程对烷烃(C1-C20)饱和蒸气压、饱和气相密度、饱和液相密度的计算平均偏差分别为1.01%、1.83%和0.93%,显著优于原方程,单相区和近临界区的pVT性质计算精度也比原状态方程有较大改善.进一步将方程推广到环烷烃(环丙烷、环戊烷和环己烷)和苯、甲苯的计算,也获得了较好效果,验证了方程的预测能力.

关键词：烃类 pVT性质临界区跨接比容平移 SRK状态方程

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惰性气体黏度的剩余熵标度模型

工程热物理学报 2021年第1期42卷 1-8页

作者：刘航滔杨富方张凯段远源杨震清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

黏度是能源、动力、化工等系统设计分析中常用的重要物性参数.本文探讨了5种惰性气体(He、Ne、Ar、Kr、Xe)气相和超临界黏度的计算,以实际气体与同温度稀薄气体的黏度之比作为无量纲对比黏度,发现5种惰性气体的无量纲对比黏度与剩余熵... 详细信息

黏度是能源、动力、化工等系统设计分析中常用的重要物性参数.本文探讨了5种惰性气体(He、Ne、Ar、Kr、Xe)气相和超临界黏度的计算,以实际气体与同温度稀薄气体的黏度之比作为无量纲对比黏度,发现5种惰性气体的无量纲对比黏度与剩余熵之间满足同一单值函数关系,据此建立了惰性气体的气相和超临界黏度模型,其中稀薄气体黏度关联式借助气体动理论建立,剩余熵由Soave-Redlich-Kwong (SRK)状态方程计算.对比了183~2150 K、380 MPa以内的1819个实验数据,模型计算偏差小于1.5%的数据点占89%,偏差较大的数据点主要分布于10 MPa以上的高压区域,最大偏差为4.4%.本文模型可用于实验数据缺乏区域惰性气体黏度性质的准确预估。

关键词：黏度惰性气体剩余熵标度计算模型

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含HFO混合体系气液相平衡的理论模型评价

化工学报 2023年第8期74卷 3216-3225页

作者：汪尔奇彭书舟杨震段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

HFO类新型环保工质具有很低的全球变暖潜能,但受限于热工性能且具有可燃性。含HFO的混合工质可实现优势互补,具有良好的应用前景。气液相平衡是混合物最基本的热力性质,其理论模型极为重要。选取PR状态方程,vdW、HV、WS三种混合规则和N... 详细信息

HFO类新型环保工质具有很低的全球变暖潜能,但受限于热工性能且具有可燃性。含HFO的混合工质可实现优势互补,具有良好的应用前景。气液相平衡是混合物最基本的热力性质,其理论模型极为重要。选取PR状态方程,vdW、HV、WS三种混合规则和NRTL、Wilson两种活度系数模型,构建了PR-vdW、PR-HV-NRTL、PR-WS-NRTL和PR-WS-Wilson共4套理论模型,对HFC+HFO、HC+HFO、CO_(2)+HFO类二元体系气液相平衡的计算性能进行了比较和评价,并进一步分析了模型对含超临界组元体系的计算效果和对三元体系相平衡预测能力。结果表明PR-vdW模型计算性能稳定,对大多数体系计算性能优良;PR-WS-NRTL模型和PR-WS-Wilson模型性能优秀,但预测混合体系临界轨迹线和三元相平衡时稳定性不够好,PR-HV-NRTL模型预测三元相平衡时性能良好。

关键词： HFO 汽液平衡混合物混合规则活度系数临界轨迹

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多糖蛋白质混合液中膜污染层变化规律

工程热物理学报 2016年第10期37卷 2175-2179页

作者：俞亚东杨震段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

膜污染层是一种典型的多孔介质。在膜污染研究中,通常利用海藻酸钠为代表的多糖类污染液进行过滤实验。本文在海藻酸钠污染液中加入了酵母粉代表的蛋白质类污染物,对混合污染液进行了过滤实验。采用免疫荧光染色的方法对膜污染层内的多... 详细信息

膜污染层是一种典型的多孔介质。在膜污染研究中,通常利用海藻酸钠为代表的多糖类污染液进行过滤实验。本文在海藻酸钠污染液中加入了酵母粉代表的蛋白质类污染物,对混合污染液进行了过滤实验。采用免疫荧光染色的方法对膜污染层内的多糖和蛋白质进行了标记,并利用共聚焦激光扫描显微镜进行观测。通过图像分割技术得到膜污染层孔隙和骨架的二值图,进而计算了多孔介质层的孔隙率。结果表明膜污染层孔隙率的减小与膜过滤过程中透膜流量的衰减相对应,蛋白质类污染物在过滤过程中限制了多糖类污染物在膜表面的附着与堆积。

关键词：膜污染荧光染色孔隙率

圆柱定程干涉法纯轴向模式间声速测量结果不一致性分析

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工程热物理学报 2014年第10期35卷 1901-1905页

作者：安保林刘强段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

气相声速是流体的基础热物理性质,圆柱定程干涉法是最精确的气相声速测量手段之一。纯轴向共振模式(以下简称纯轴向模式)是圆柱定程干涉法测量声速的常用模式,但不同纯轴向模式测量结果间存在不一致性。本文从声学共振和耗散理论的基本... 详细信息

气相声速是流体的基础热物理性质,圆柱定程干涉法是最精确的气相声速测量手段之一。纯轴向共振模式(以下简称纯轴向模式)是圆柱定程干涉法测量声速的常用模式,但不同纯轴向模式测量结果间存在不一致性。本文从声学共振和耗散理论的基本原理出发,结合实验测量数据,分析实验测量中的各类非理想影响因素,揭示了纯轴向模式间出现不一致性的内在机理,为圆柱定程干涉法测量的模式选择提供了理论依据。研究结果表明:奇数和偶数模式在壳体开孔和壳体振动影响方面各有优势;对于奇偶性相同的模式,模式数越大的共振模式受到边界层效应影响越小而受到分子弛豫的影响越大:在远离共鸣腔固有频率的区域内,对于模式数相差不大的纯轴向模式,其测苗结果经修正后,不一致性可降至较低水平。

关键词：气相声速测量圆柱定程干涉法纯轴向共振模式

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全碳太阳能热光伏系统

工程热物理学报 2015年第4期36卷 698-702页

作者：刘东于海童杨震段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京市100084

太阳能热光伏发电是太阳能利用的重要途径之一。碳纳米材料具有优异的物理化学特性,因此是极具吸引力的太阳能热光伏系统材料。本文提出一种基于碳纳米材料的全碳太阳能热光伏(CSTPV)系统,竖直排列多壁碳纳米管阵列作为吸收器;堆木头结... 详细信息

太阳能热光伏发电是太阳能利用的重要途径之一。碳纳米材料具有优异的物理化学特性,因此是极具吸引力的太阳能热光伏系统材料。本文提出一种基于碳纳米材料的全碳太阳能热光伏(CSTPV)系统,竖直排列多壁碳纳米管阵列作为吸收器;堆木头结构多壁碳纳米管薄膜作为发射器。堆木头结构使发射器在两种偏振条件下都具有与光伏电池能带间隙匹配的波长选择发射率。本文结合能量平衡模型和等效电路模型建立了可靠的CSTPV系统理论模型,并对CSTPV系统进行表征。当发射器吸收器面积比为3,太阳能聚光倍数为3000时,系统效率达到最大值16.2%,比相同条件下钨发射器太阳能热光伏系统最大效率(12.4%)提高了30.6%。

关键词：太阳能热光伏全碳堆木头结构碳纳米管发射器 STPV理论模型